DE1931843A1 - Verfahren zur Reinigung und sublimierbaren Benzonkarbonsaeuren und deren Ammoniumsalzen - Google Patents

Description

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23_O Juni 1969
Anw.-Akte: 75/164

PATENTANMELDUNG

Anmelder; Ceskoslovenska akademie ved., Praha 1

Titel; Verfahren zur Reinigung von sublimierbaren

OL
Benzgrikarbonsäuren und deren Ammoniumsalzen

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Abscheidung fester Substanzen aus den Dämpfen sublimierbater
Benz^/lkarbonsäuren und deren Ammoniumsalzen.

Der eigentliche Prozeß der Sublimationsreenigung verschiedener chemischer Substanzen wurde bisher vorwiegend so durchgeführt, daß die betreffende Substanz entweder einem spontanen Abdampfvorgang unter herabgesetztem Druck oder im Strom eines inerten Gases unter atmosphärischem Druck unterworfen wird, worauf man die festen Komponenten aus der entstandenen Dampfphase abscheidet und aus der übriggebliebenen Dampfphase die Substanz
rückkondensiert.

Dieses Verfahren der Beseitigung fester Substanzen aus der Dampfphase ist vom geforderten Reinheitsgrad abhängig=, Gröbere Verunreinigungen bleiben entweder als Rückstand im Sublimierapparai zurück oder werden durch freie bzw_o Zyklonsedimentation abgeschieden^ falls sie vom Gasgemisch mitgerissen v/urden_o Zur Bessitigung von feindispersen festen Partikeln

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verwendet man die Filtration durch verschiedene poröse Materialien wie z.B. Glaswatte, Schlauchfilter aus wärmebeständigen Materialien oder dgl· Diese Filtertypen sind leider meistens nicht regenerierbar· Die derart gereinigten organischen Substanzen enthalten häufig Polykondensationsprodukte, teerartige Verbindungen, die diese Filter in kurzer Zeit zur Verstopfung bringen.

Ale typisches Beispiel der durch Sublimationsreinigung organ!«· scher Substanzen gebotenen Vorteile kann ein Verfahren zur Reinigung der Terephtalsaure bzw_o deren Ammoniumsalzen dienen.

An die Reinheit der zur Polyesterfaserherstellung verwendeten Terephtalsaure werden hohe Anforderungen gestellt· Der zulässige Schwernetallgehalt soll ausserordentlich niedrig sein und liegt in der Praxis im ppm-Bereich, wahrend der Kalium- und BenzoeSäuregehalt in Zehnern von ppm angegeben wird.

Einer der technologischen Vorgange zur Terephtalsaureherstellung besteht in der Disproportionierung von Kaliumbenzoat zu Kaliumterephtalat (siehe D.R₀P. 958 920). Aus der Losung dieses Rohproduktes wird dann durch Bec&ion mit Ammoniumkarbonat Ammoniumterephtalat gefallt (sieh· Japan· Fat. 23 486/·.·, tschechoslowakische Patentanmeldungen Nrβ* $$ PV 5573-67, PV 5574-67, PV 5575-67 u. PV 3999-68). Um eine vollkommene Separierung der Kaliumionen von der Terephtalsaure zu erzielen und Ammoniumterephtalat von zur Weiterverarbeitung zu Polyesterfasern geeigneter Reinheit zu erhalten, ist es notig, das Fallen Amnoniumterepht&lat mehrmals derart zu wiederholen, dass Produkt der vorhergehenden Fallungsstufβ neuerlich in Wässer ur:1 mittels Ammoniumkarbonat gefallt wird· Einige Arbeite·»

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gange dieses Processes, nämlich die der Fhasenseparierung and der Desorption von Oaeen aus Losungen, sind vom oekonomisehen Standpunkt hinsichtlich grosser zu befordernder Suspensionen olumina und uhermässiges Energieverbrauch nachteilig· Soll Terephtalsaure als Rohmaterial zur Herstellung von Polyesterfasern verwendet «erden, ist es notwendig, im folgendem Arbeitsgang eine thermische Zersetzung des Ammoniumterephtalate (siehe ζ .B* Brit. Pat· Nr* 801 126) zu bewerkstelligen· Gleichfalls ist es möglich, Terephtalsaure aus Ammoniumterephtalat durch Sublimierzersetzung herzustellen· Chemisch reine Terephtalsaure bzwo ihre Ammoniumsalze kann man aus dem Dampf gemisch nach Beseitigung fester Veranreinigungskomponenten durch Kondensation gewinnen, insofern das der Sublimierung unterworfene Rohmaterial diese enthalt· Auf annliche Weise kann Terephtalsaure in einem Subliaierprozess auch gereinigt werden (siehe Brit* Pat. Nrο 824 367 und US Pat* Nr. 2 923 736).

Auf Ärund der durchgeführten Forschungsarbeiten werden bisher bekannte Verfahren zur Reinigung von Beiiz^jrfkarbonsauren, die auf der Sublimation dieser Sauren bzw· auf der mit Warmezersetzung und mit Beseitigung fester Partikel aus Dampfe verbundenen Sublimation ihrer Salze beruhen, verbessert·

Die vorliegende Erfindung soll die obererwahnten Nachteile des bekannten Standes der Technik beseitigen und ihr liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von BenMakarhonsauren bsw© ihrer Ammoniumsalze durch mit Wärmezerattzung dieser Salze und mit Beseitigung von festen Partikeln aus Dämpfe verbundene Sublimation zu schaffen, welches erfindungsgemass darin besteht, dass die festen Partikel aus eines Gasgemisch

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auf elektrostatischem Wege beseitigt werden und dass aus diesem derart gereinigten Gasgemisch die betreffende Saure durch Kon» densation gewonnen wird·

Das erfindungsgemasse Verfahren geht aus der Erkenntnis herauf, dass Kaliumionenruckstande in Form von Salsen, wie ζ·Β· Benzoat, Terephtalat, Karbonat u*a·, die als feste Phase in einem strömenden Gemisch von Gas und/oder Dampfe, bestehend aus Terephtalsaurt-, Benzoesäure- oder ahnlichen Benz^jlkarbonsaurenduneten und weiter aus einem inerten, Ammoniak, Wasserdampf und Dampfe organischer Lösungsmittel aufweisenden Trägergasmedium, enthalten sind, durch einem elektrostatischen Filter aufgefangen werden können, unter Voraussetzung dass dieses auf höhere Temperatur erhitzt wird als die Kondansationstemperatur der betreffenden Saure bzw· ihres Derivate in der Mischung ist· Sin anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass in dem Filter auch andere vom Gasgemisch mitgerissene Substanzen, wie z.Bo farbige Verunreinigkeitan, vorwiegend polykondensierte aromatische Verbindungen und andere mechanische Verunreinigkeiten wie Metallverbindungen, aufgefangen werden können·

Sie Tatsache, dass Kaliumsalze aus der Sublimieranlage in das Gasgemisch mitgerissen werden, ist dadurch bewiesen worden, dass nach dem Ausschalten des elektrostatischen Filters eine steile Steigung des Kaliumsalzgehalts im Gasgemisch beobachtet wurde· Einen weiteren Vorteil des erfindungsgemassen Verfahrene kann man auch darin sehen, dass man dabei einen elektrostatischen, in industriellen Gasentstaubungsprozessen oft verwendete Filter einsetzen kann«

Die Anwendung dieses JFilters zur Beseitigung fester Komponenten

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aus Dampfen der Bens «Wear bonaaur en bzw· ihrer Ammoniumsalze In Sublimierreinigungsprozessen bei Verwendung verhaltni «massig hoher Temperaturen wurde bisher in erreichbarer Fachliteratur noch nicht beschrieben·

Der elektrostatische, bei unseren nachstehend beschriebenen Versuchen verwendete Filter bestand aus einem aus Sial-Glas gefertigten vom Aussen erhitzten Bohr, so dass die Kondensation der sublimierten Substanz an den Bohrwenden verhindert wurde· Die auf die Temperatur über 130⁰C erhitzte Bohrwinde sind genügend elektrisch leitfähig und dienen als Sammelelektrode· Die Ladeelektrode wird durch einen Draht von 0,6 mn Durchmesser gebildet» Der Innendurchmesser des Bohree betragt 18 on· Die Spruhentladungsspaniiung bei der Qaetemperatur von ιέ 340⁰C ist ungefähr 7 kV· Als Tragergae wurde Stickstoff, Karbondioxid oder Wasser dampf verwendet« Das das Sublimiervorgang unterworfene Rohmaterial enthielt 2 bis 6 % Wasser»

Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemasse Verfahren naher erläutern, ohne die Erfindung irgendwie zu defl* nieren bzw· zu beschranken«

Beispiel 1

Sine» Vibrier-Flieasbett von 4 ca Durchmesser und IS ca Hohe, bestehend aus kugelförmigen Sinteralunioateilchen mit KorndurchJMseer 20OyUE, wurde bei Temperatur von 340⁰C ein auf 34O°C vorgeheitzter und 20 ppm Sauerstoff enthaltender Stickstoff Bit Durchflusegeschwindigkeit von 150 Kl/St zusammen mit rohem, 0,6 % Kalium und 6 % Wasser enthaltendem Amnoniumtercphtalat in der Menge von 60 g/St zugeführt· Dieses Gasgemisch wurde

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dann «in elektrostatisches Filter zugeführt, wobei die Temperatur der Filterwa&de 34O⁹C und die Spruhentladungespannung 7 kV betrugen· Nach dem Durchgang durch den Filter wurde aus der Mischung die Terephtalsaure mit einem Kaliimgehalt von weniger als 5 ppa isoliert« In einem unter identischen Bedingungen durchgeführten Vergleichsversuch ohne Verwendung des elektrostatischen Filters betrug der Kallumgehalt im Endprodukt, i.e© in der Terephtalsaure, 0,58 %·

Beispiel 2

Der gleichen Anlage und unter gleichen Bedingungen wie im obenangeführten Beispiel 1 beschrieben wurde Aismoniumterephtalat, enthaltend 3 % Kalium und 5 % farbige Substanzen (polykondensierte aromatisch® Verbindungen), zugeführt· Sie resultierend® Terephtalsaure enthielt weniger als 5 PF» Kalium und die Färbung einen zusammen mit 100 ml konzentrierter Schwefelsaure binnen einer Stunde bei der Temperatur von SO⁰C geheitzter Probe iron 1 g entsprach dem Grad 10 der AFHA-Skal*·

Beispiel 3

Der gleichen Anlage und unter gleichen Bedingungen wie is Beispiel 1 angeführt, wurde ä AuBoniumterepl&talat enthaltend 0,14% Eisen, 3,27«10~³* Zink, ©,12% Kalium, 8,5«10~% Aluminium, 3,37«1O"³$ Kupfer und l,6*10^w£% Nickel zugeführt» Die resultierend« Terephtalsaure enthielt 1,8 ppm Eisen, weniger als 2 ppm Zink, weniger als 2 ppm Nickel, 1,1 ppm Kupfer und weniger als 5 ppm Kalium·

Beispiel 4 Der gleichen Anlage wie im Beispiel 1 beschrieben, würde bei

der Temperatur von 170⁰C durch Toluenoxidierung hergestellte Benzoesäure zugeführt_o Bas Rohmaterial enthielt 3 % farbiger Substanzen (polykondensierten aromatischen Verbindungen) , 0,2 % Kobalt und 0,05 % Elsen· Das Endprodukt, d.i. Benzoesäure, enthielt weniger als 2 ppm Kobalt und weniger als 2 ppa Eisen; ihre durch Schwefelsauretest festgestellte Färbung (90⁰C, eine Stunde) war besser ale Grad 15 der APHA-Skala·

Beispiel 5

Der gleichen Anlage wurde unter gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 angeführt, mit 0,02 % Kalium und 2·1θ"""% Zink enthaltender Trimesinsaure sugefsihrto Sas aus dem elektrostatischen Filter heraustretende Gasgemisch enthielt 4 VoI ₉% Trimeainsaare« Die resultierende Saure enthielt weniger als 5 ppm Kalium und weniger als 2 ppm Zink·

Beispiel 6

Der gleichen, auf 300⁰C erhitzten Anlage wie Im Beispiel 1 beschrieben, sftsrde 18.10"% Kalium, 5olO"³% Aluminium, ISelO Eisen und 3,^ % Wasser enthaltende leophtalsaure zugeführt« Das Gasgemisch enthielt 4 Vol₀% I@ophtal@aur@o Bas Endprodukt enthielt weniger als 5 ppm Kalium, weniger al© 2ρρφ Aluminium und weniger als 2 ppm üs§s»

Beispiel 7

Der gleichen auf l?oio @rhitsten Anlage wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde Ammoniumbenzoat enthaltend 0,03% Zink und 0,013% Elsen in der Menge von 40 g/St susaomen mit auf 170⁰C vergeheitztem Wasserdampf in ubt Menge von 150 Normalliter

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per St» ssugefuhrt· Die resultierende Benzoesäure enthielt weniger »le 2 ppn Eisen und weniger al· 2 pps Zink; ihre durch Schwefelsäureteat (90⁰C, eine Stunde) festgestellte Färbung war besser al· Grad 15 der APHA-Skala.

Beispiel 8

In den gleichen Apparat wie im Beispiel 1 angeführt, wurde bei üblichem Druck und bei einer Temperatur von 34O⁰C ein auf 34O⁰C vorgeheitzter Wasserdampfstrom (260 Nl/St) eingeführt, der mit AmaoniuBterephtalat (mit 0,08% Kalium und 0,05% Ei sea) in einer Gesamtmenge von 150 g/St beladen war· Die als Pro-· dukt anfallende Terephtalsaur® enthielt weniger al· 5 ppm Kalium, weniger als 2 ppm Si sen und 0,03 % Benzoesäure* Die Verfärbung einer 4 g Prob«, dieses Produkte, welche mit 28 nl Triathylenglykol fur 60 Minuten bei einer Temperatur von 265*0 in einer Stickstoff&tmosphar· (Sauerstoff kleiner als 2 ppm) erwärmt und nach Abkühlung mit laopropanol is Verhältnis lsi

.. dam

verdünnt wurcl», entsprach mmm üaata 125 Grad der APHA-Skala (American PuMie Health Association)·

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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Reinigung von ßenzenkarbonsäuren bzw. deren Ammoniumsalzen durch mit Wärmezersetzung dieser Salze und mit Abscheidung von festen Partikeln aus den Dämpfen verbundenen Sublimation, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Partikeln aus einem Gasgemisch auf elektrostatischem Wege beseitigt werden und daß aus diesem derart
   gereinigten Gasgemisch die betreffende Säure durch Kondensation zurückgewonnen wird.

   PATENTANMALT

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